[发明专利]用于光电编码器的信号处理方法

说明书

提供一种用于光电编码器的信号处理方法，其能够通过设置适当的阈值来正确地确定具有失真的光强度分布的亮/暗图案的亮部和暗部。检测器单元包括光源，接收来自标尺的透射光以获取亮/暗图像的光接收检测器，以及布置在光源和光接收检测器之间的透镜。检测器单元将由光接收检测器获取的亮/暗图像分类为对应于透镜的中心区域的图像形成区域和对应于除透镜的中心区域之外的区域的非图像形成区域，计算反映图像形成区域的光强度的代表值，并获得预处理的亮/暗图像，其中用代表值替换非图像形成区域的光强度。

援引加入

本申请基于并要求2018年7月3日提交的日本专利申请No.2018-126818的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及用于光电编码器的信号处理方法。

背景技术

光电编码器广泛用作测量位置或位移的装置，例如，如在JP 2017-58138A中所公开的。

图1示出了光电编码器100的主要配置。

光电编码器100包括光源110、主标尺200、光接收检测器300以及信号处理单元400。主标尺200具有刻度图案210。光接收检测器300接收来自主标尺200的反射光或透射光。信号处理单元400根据由光接收检测器300接收的亮/暗图案计算位置或位移。

光源110通过微透镜阵列115(下文中，也称为透镜阵列115)用光照射主标尺200。

光源110、透镜阵列115以及光接收检测器300被组合为检测头。检测头设置成可相对于主标尺200移动。

透镜阵列115具有比单个透镜更宽的检测区域和更短的焦距。因此，检测头可以利用透镜阵列小型化。注意，构成透镜阵列的透镜的直径约为几毫米。

在透射型光电编码器的刻度图案210中，透射部分和非透射部分以预定或随机的间距交替排列。或者，在反射型光电编码器的刻度图案210中，反射部分和非反射部分以预定或随机的间距交替排列。注意，透射部分(或非透射部分)的宽度约为几十微米。

例如，如图1所示，假设其中透射部分和非透射部分以随机的间距交替排列的刻度图案210被光照射以通过透射光形成亮/暗图案，且光接收检测器300获取亮/暗图案作为图像。

由光接收检测器300获取的亮/暗图案图像被称为“亮/暗图像”。在亮/暗图像的理想光强度分布中，对应于透射部分的所有光强度应该是相同的最大光强度，并且对应于非透射部分的所有光强度应该是相同的最小光强度，如图2中所例示的。如果亮/暗图像具有这种理想的光强度分布，则可以用一个固定设置的阈值正确地确定亮部和暗部。

发明内容

然而，由于各种因素，诸如光源110的光量分布、透镜的畸变或者微透镜阵列115的透镜之间的边界部分，亮/暗图像的实际光强度分布是失真的，如图3所例示的。如果将固定设置的阈值应用于这种失真的亮/暗图像，则不能正确地确定亮部和暗部。因此，可以使用傅里叶变换用滤波处理来计算阈值从而去除长时段失真。

图3中的虚线是利用傅里叶变换计算的理想阈值线的示例。

然而，当光强度分布具有大的偏差时，仅依靠使用傅里叶变换的简单滤波不能正确地执行亮/暗确定。

当使用透镜阵列时，不能在透镜之间的边界部分处获得图像。因此，在亮/暗图像中出现暗部必须以固定间距排列的区域。这里，在亮/暗图像中，通过不在透镜之间的边界部分处形成图像而生成的暗部的区域被称为“非图像形成区域”。相反，在亮/暗图像中，通过用透镜形成图像而获得刻度图案210的图像的区域被称为“图像形成区域”。